Enunciado

Um tanque rígido inicialmente contém 2 kg de um gás ideal a 4 atm e 40 °C. Em seguida, uma válvula é aberta e metade da massa do gás é liberada. Se a pressão final do tanque for de 2,2 atm, a temperatura do mesmo será

(a) 71 °C (b) 44 °C (c) -100 °C (d) 20 °C (e) 172 °C

Passo 1

O problema em questão requer que se encontre a temperatura de um gás ideal que perde metade da massa.

Note que o volume do pneu continua constante durante o processo, pois o gás assume o volume do tanque.

Organizando os dados para esse problema, temos:

P 1 =   4   a t m = 405,3   k P a P   m a n , 2 =   2,2   a t m = 222,9   k P a V   2 =   V   1 T   1 = 40   ° C = 313   K m 1 = 2   k g m 2 = 1   k g

Passo 2

Relacionando a pressão, temperatura e volume nos dois estados a partir da equação dos gases ideais, temos:

P 1 V 1 T 1   =   P 2 V 2 T 2

Mas como o volume é constante, podemos eliminá-lo da relação:

m 1 P 1 T 1   =   m 2 P 2 T 2

E, por fim, podemos rearranjar a equação para obter uma relação entre T 2   e   T 1 :

T 2 =   T 1 m 2 P 2 m 1 P 1   = 313   K ( 2 k   g ) ( 222,9   k P a ) ( 1   k g ) ( 405,3   k P a ) = 344,28   K = 71,28   ° C   

Resposta

Arredondando para o valor inteiro mais próximo, a resposta é 71 °C, letra (a).

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Como são definidas a pressão reduzida e a temperatura reduzida?
A combustão em um motor a gasolina pode ser aproximada por um processo de adição de calor a volume constante. Tanto a mistura de ar e combustível existente no cilindro antes da combustão como os gases
Um tanque rígido contém gás nitrogênio a 227° C e pressão manométrica de 100k P a . O gás é aquecido até à pressão manométrica de 250k P a . Considerando que a pressão atmosférica é de 100k P a , dete
Uma libra-massa de água preenche 2,649p é s 3 é de um dispositivo pistão-cilindro a uma temperatura de 400° F . O dispositivo pistão-cilindro é então resfriado até a temperatura de 100° F . Determine
Os diâmetros dos pistões na Fig. P3–119 são D 1 = 3p o l e D 2 = 2p o l . A pressão na câmara 3 é de 30p s i a . A câmera 1 contém 0,5l b m de ar e a câmara 2 está preenchida com R-134a condensado. To